集装箱船建造中的数字化模拟试箱技术应用 .pdfVIP

集装箱船建造中的数字化模拟试箱技术应用

杨振;高正杰;汤赟剑

【摘要】针对传统的集装箱船实体试箱试验要占用大量的船坞和码头资源,周期较

长的问题,采用数字化模拟试箱技术,基于全站仪和扫描仪将物理空位位置关系转化

为数字化空间位置关系,实现了由传统实体试箱向数字化试箱的转变,试箱效率与准

确率大幅提升.

【期刊名称】《船海工程》

【年(卷),期】2019(048)002

【总页数】4页(P87-89,93)

【关键词】集装箱船;数字化;模拟试箱

【作者】杨振;高正杰;汤赟剑

【作者单位】上海外高桥造船有限公司工艺研究所,上海200137;江苏科技大学环

境与化学工程学院,江苏镇江212003;上海外高桥造船有限公司工艺研究所,上海

200137

【正文语种】中文

【中图分类】U671.99

集装箱船建造过程中，由于集装箱箱位尺寸精度直接影响后续货物的装载数目及装

载安全，故而是船东必检项目[1-2]。该项工作通常是在船坞或者码头开展系统实

验，在传统集装箱船建造流程中，试箱试验依赖实体集装箱开展，利用船坞或者码

头的吊车逐个箱位吊装集装箱，验证每个箱位的安装误差，确保集装箱能够顺利装

箱、落箱[3-4]。传统的试箱方案存在很多缺点：①试箱周期较长，极大地占用了

船坞和码头的资源。以9400TEU集装箱船为例，试箱时船厂需使用集装箱对各

摆放集装箱的船体位置进行逐一验收，单这一流程就需要30多天的工期;②试箱成

本高昂，不利于船企降本增效。由于在试箱过程中，需要占用船坞、码头等船企核

心资产，需要相应的吊车进行配合，还需要购置、制造专用的试箱工作等，平均每

天的成本要达到10万元以上；③由于船舶建造过程中是立体交叉作业，在试箱的

同时其他工作并不能全部停工，存在作业风险，不利于安全存在。因采用的测量工

具和分析手段不同，一般把基于全站仪测量分析的模式称之为数字化试箱；将基于

扫描仪的测量分析模拟称之为模拟仿真试箱。

1集装箱试箱相关标准

1.1试箱报验标准

1)在实际试箱过程中，标箱能从导轨中顺利下滑并落到箱锥上。

2)集装箱上口四角与导轨工作面间距检查时，单边纵向间距要求为17.5±6mm，

横向间隙要求为11±5mm；由于集装箱箱脚并不是完全与底锥接触，集装箱放置

在箱位中可能会有一定的前后左右偏移，所以试箱过程中会考虑双边间隙，纵向双

边间隙和为35±12mm，横向双边间隙之和为22±10mm。

3)保证箱角位置3个角接触，另外一个点间隙值控制在3mm以内。

4)箱角对角线偏差，20ft集装箱对角线偏差≤6mm，40ft集装箱对角线偏差≤8

mm。

1.2试箱相关船体、舾装结构标准

1)隔舱。中心线偏差±3mm；导轨与顶板的角尺度±5mm；横纵向舱容控制±5

mm。

2)导轨。导轨本体厚度±2mm；安装直线度±2mm；导轨间距±2mm。

3)箱脚。垫板水平控制≤2.5mm；箱锥间距控制±2mm。

2模拟试箱

2.1数字化试箱

2.1.1数据采集

在船坞阶段，所有导轨安装完毕后以及对应舱室的结构焊接完成后，以船体中心线

作为船宽方向基准，隔舱100M.K线作为船长方向基准。把全站仪放置在舱室中

间对所测舱室的每根导轨进行数据采集，最终以点数据还原整个舱室。

为了提高测量以及还原实际状态的准确性，需注意点如下：测量层数至少3层，

以便尽可能准确反映导轨的状态；事先在组立阶段张贴好反射片，利用反射片全站

仪测量精度更高；控制全站仪转站次数在4次以内，全站仪转站次数越少，累积

偏差越小。

2.1.2分析计算

数据采集完成后对箱角水平及导轨前后/左右距离进行计算，并与理论的间隙值进

行比较，如果有超差的要求现场及时修正，并向船东提交最终状态报表，见图1。

图1向船东提交的试箱数据报表示例

通过计算判断实际试箱是否卡箱。见图2。

图2实体箱与现场测量数据示例

实际间隙值(横向)=导轨横向实际值(AD)-实际箱体值(ad)；

实际间隙值(纵向)=导轨纵向实际值(AB)-实际箱体值(ab)。

如果计算值为正值说明不卡箱，如果计算值为负值，说明卡箱。

数字化试箱方案本质上仍然是基于测量的点数据进行点对点数学计算的分析模式，

无法实现对整个集装箱船货舱的精确仿真建模分析。

2.2模拟仿真试箱

2.2.1现场扫描

利用激光扫描仪对集装箱船货舱进行扫描，通过扫描还原船体实际状态，基于逆